CdTe 박막 PV – 애플리케이션 토론

애플리케이션 노트

CdTe 박막 PV는 주요 박막 중 하나입니다 PV 기술 상업화되고 있습니다. CdTe는 태양 스펙트럼, 높은 흡수 계수, n 형과 p 형 모두에 도핑 될 수있는 능력, 저비용, 대규모 제조에서 작동 할 수있는 공정과 잘 어울리는 직접 밴드 갭의 장점을 가지고 있습니다.

CdTe 박막 PV의 개선을위한 주요 영역은 셀 및 모듈 효율성입니다. 재료 특성화 사용 표면 분석 방법은 효율성 향상의 R & D를 지원하는 데 사용될 수 있습니다.

박막 구조

위에 표시된 CdTe 박막 PV 소자 구조의 대표적인 개략도는 표면 분석이 도움이 될 수있는 몇 가지 방법을 보여줍니다.

도식의 왼쪽에는 계층화 된 구조가 있습니다. 빛은 TCO (투명한 전도성 산화물), 얇은 (50-150 nm) CdS 필름을 통해 유리 기판 (회로도 아래쪽)을 통해 들어가고 두꺼운 (2-8μm) CdTe 층에 흡수되어 전자 - 홀 쌍이 형성된다. CdS / CdTe 헤테로 접합에 의해 형성된 p / n 접합부는 전자와 정공을 분리하는 공핍 영역을 생성 한 다음, TCO 및 CdTe 표면 상에 형성된 금속 접촉부에 의해 수집된다. CdS 및 CdTe 층은 다결정 입자로 이루어져있어 질감이 있거나 거친면을 나타냅니다. 열처리는 디바이스 성능에 악영향을 미치거나 그렇지 않을 수있는 새로운 원소 (예 : Cl- 함유 어닐링 단계의 C1, 금속 접촉부의 Cu)를 도입하거나 (예 : S) 레이어간에 확산을 유발할 수 있습니다. 금속 접점과 CdTe와의 인터페이스는 금속 접점이 추가되기 전에 CdTe의 표면 화학 반응에 특히 민감합니다. 또한 금속 접촉, TCO 및 CdTe 도핑에 사용할 수있는 다양한 재료가 있으며이 모두가 소자 효율을 향상시키는 데 사용될 수 있습니다.

도식의 오른쪽에서 유리 기판에 소다 석회 유리를 사용하면 Na 나 Fe와 같은 불순물이 장치로 확산 될 수 있음을 알 수 있습니다. 이 불순물 확산은 SIMS 분석 서비스.

유리 기판은 SnO와 같은 TCO 층을 갖는다.2: F, ITO (In2O3: Sn), 또는 ZnO : Al을 포함 할 수있다. TCO는 SnO와 같은 산화물과 같은 고 저항 버퍼층을 포함 할 수있다2,에서2O3, Ga2O3, ITO 또는 ZnO를 포함한다. 이 물질의 위상은 XRD 두께는 다음과 같이 측정 할 수 있습니다. XRR. 이들 층의 조성은 다양한 기술로 측정 될 수있다. RBSXPS. 가속화 된 환경 시험으로 인해 이들 층의 상 변화 또는 조성 변화가 이들 기술로 결정될 수도있다. CdS 증착 전의 TCO 표면 질감 AFM.

얇은 CdS 층은 일반적으로 화학 욕 단계에 의해 증착됩니다. XRD, XPS, RBS, XRR 및 SIMS를 사용하여 단계, 조성 및 두께 및 불순물을 결정할 수 있습니다. 표면 질감은 AFM으로 측정 할 수 있습니다. 결함은 다음에 의해 분석 될 수 있습니다. 줄기/ EDS.

두꺼운 CdTe 층은 다양한 방법으로 증착되지만, 모든 경우에 다결정 구조이다. GDMS CdTe 공급 원료 분말 또는 과립의 불순물을 정량적으로 측정하는 데 사용할 수 있습니다. GDMS는 또한 Cd 및 Te 공급 원료의 불순물을 측정 할 수 있습니다. 이러한 불순물은 불필요한 카운터 도펀트 및 공핍 영역에서 전자 - 정공 재결합을 일으키는 요소 또는 전류 수집을 방해하는 구조적 결함에 기여할 수있는 요소를 포함 할 수 있습니다. Cl- 함유 열처리는 결정립 구조를 변화시킨다. XRD는 열처리 전후에 CdTe 및 CdS의 구조상을 결정할 수 있습니다. SEMTEM 열처리 전후의 CdTe / CdS 계면에 대한 구조 정보를 제공 할 수있다. SIMS는 CdTe 층의 불순물 및 불순물의 정량적 측정을 제공 할 수 있습니다. CdTe 표면이 거칠기 때문에 (텍스처링 된) SIMS 프로파일을 얻기 전에 CdTe 표면을 연마하여 SIMS 프로파일의 정확성을 향상시킬 수 있습니다. 이것은 또한 CdS에서 CdTe 로의 S 확산 프로파일을 측정하는 데 도움이됩니다. 금속 접촉부를 형성하기 전의 CdTe 층의 표면 질감은 AFM에 의해 측정 될 수있다. 금속 접촉 전에 CdTe의 표면 화학 (예 : Te 결합)은 XPS로 측정 할 수 있으며, TOF-SIMS 표면 화학을 제공 할 수 있습니다.

금속 접촉부는 일반적으로 장치로 확산되는 Cu를 포함합니다. Cu의 양과 그 장치 내의 위치는 장치 성능에 유익하거나 해로울 수 있습니다. Cu 프로파일은 장치를 통해 SIMS로 측정 할 수 있습니다. 금속 접점과 CdTe 사이의 인터페이스는 STEM / EDS 및 FE-AES (단일 CdTe 그레인을 통한 프로파일의 경우)로 분석 할 수 있습니다. Cu- 도핑 된 흑연 페이스트, Cu / Au, Cu / Mo, Cu / ITO 및 ZnTe : Cu를 포함하는 접촉에 대한 다양한 접근법이있다. 금속 접촉의 조성, 두께 및 위상은 RBS, XRR, XRD, XPS 및 AES.

모듈에는 일반적으로 일종의 캡슐화 재료가 사용되며 이는 다음에 의해 분석 될 수 있습니다. GCMSFTIR.

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